(57)【要約】  回転軸の回転速度にかかわらず摺動特性を安定させることができる摺動部材を提供する。メカニカルシールに用いられる環状の摺動部材１１であって、回転軸に取り付けられ、ハウジングに取り付けられた環状の他の摺動部材に対し、軸方向に付勢力を受けて摺動自在に当接する摺動部材１１において、他の摺動部材との摺動面１１ａに、密封対象流体を密封対象領域（Ｏ）から摺動面１１ａの非密封対象領域（Ａ）側に導くとともに、回転軸の回転によって生じる密封対象流体の相対的な流動により付勢力に抗する動圧を発生させる動圧発生溝１４と、動圧発生溝１４よりも浅い溝であって、密封対象流体を摺動面１１ａの密封対象領域（Ｏ）側から非密封対象領域（Ａ）側に導くべく摺動方向に対して傾斜した方向に延びる複数の微小溝によって構成される凹凸部１５と、が形成されたことを特徴とする。
2011115073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと該ハウジングを貫通する回転軸との間からの密封対象流体の漏れを抑制するメカニカルシールに用いられる環状の摺動部材であって、
ハウジングまたは回転軸の一方に取り付けられ、
ハウジングまたは回転軸の他方に取り付けられた環状の他の摺動部材に対し、軸方向に付勢力を受けて摺動自在に当接する摺動部材において、
前記他の摺動部材との摺動面に、
密封対象流体を密封対象領域から前記摺動面の非密封対象領域側に導くとともに、回転軸の回転によって生じる密封対象流体の相対的な流動により前記付勢力に抗する動圧を発生させる動圧発生溝と、
前記動圧発生溝よりも浅い溝であって、密封対象流体を前記摺動面の密封対象領域側から非密封対象領域側に導くべく摺動方向に対して傾斜した方向に延びる複数の微小溝によって構成される凹凸部と、
が形成されたことを特徴とする摺動部材。
【請求項２】
前記動圧発生溝と前記凹凸部は、近接して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の摺動部材。
【請求項３】
前記凹凸部は、前記動圧発生溝に対し、密封対象流体の流動方向下流側に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の摺動部材。
【請求項４】
前記動圧発生溝と前記凹凸部は、互いに隣接していることを特徴とする請求項２または３に記載の摺動部材。
【請求項５】
回転軸の一方の回転方向に対し、前記動圧を発生させる第１動圧発生溝と、
回転軸の一方の回転方向に対し、密封対象流体を前記摺動面の密封対象領域側から非密封対象領域側に導く第１凹凸部と、
回転軸の他方の回転方向に対し、前記動圧を発生させる第２動圧発生溝と、
回転軸の他方の回転方向に対し、密封対象流体を前記摺動面の密封対象領域側から非密封対象領域側に導く第２凹凸部と、
を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の摺動部材。
【請求項６】
回転軸の一方の回転方向に対し、密封対象流体の流動方向の上流から下流に向かって、前記第１動圧発生溝、前記第１凹凸部、前記第２凹凸部、前記第２動圧発生溝の順に配置することを特徴とする請求項５に記載の摺動部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メカニカルシールに用いられる摺動部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポンプ等の軸封装置として用いられるメカニカルシールは、軸に固定された第１の摺動部材とハウジングに固定された第２の摺動部材とが、ばね等による軸方向の付勢力を受けて互いに密着するとともに、軸の回転によって互いに摺動する。そこで、摺動部材の摺動面に凹凸や溝等を設けることにより摺動特性を高めることが従来から行なわれている。【０００３】
例えば、特許文献１には、フェムト秒レーザー加工により、方向性を持った微細な凹凸を摺動部材の摺動面に形成し、摺動面に密封対象流体を流入し易くすることで潤滑性の向上を図ったメカニカルシールが記載されている。また、特許文献２には、摺動面に形成した溝により軸回転時に動圧を発生させ、摺動面により多くの密封対象流体を引き込むことで（密封対象流体による潤滑膜の形成）摺動抵抗の低減を図ったメカニカルシールが記載されている。【０００４】
摺動部材の摺動抵抗を緩和する動圧は、軸の回転速度がある程度高速にならないと発生しない。そのため、回転し始めから動圧が発生する回転速度に到達するまでの間は、十分な量の密封対象流体を摺動面間に介在させることができず、潤滑性が低下してしまう場合がある。このような状態になると、トルクが高くなり、焼き付き、振動、騒音等が発生し、摺動特定が不安定となってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２００９／０８７９９５
【特許文献２】特開２００６−０２２８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、回転軸の回転速度にかかわらず摺動特性を安定させることができる摺動部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明における摺動部材は、
ハウジングと該ハウジングを貫通する回転軸との間からの密封対象流体の漏れを抑制するメカニカルシールに用いられる環状の摺動部材であって、
ハウジングまたは回転軸の一方に取り付けられ、
ハウジングまたは回転軸の他方に取り付けられた環状の他の摺動部材に対し、軸方向に付勢力を受けて摺動自在に当接する摺動部材において、
前記他の摺動部材との摺動面に、
密封対象流体を密封対象領域から前記摺動面の非密封対象領域側に導くとともに、回転軸の回転によって生じる密封対象流体の相対的な流動により前記付勢力に抗する動圧を発生させる動圧発生溝と、
前記動圧発生溝よりも浅い溝であって、密封対象流体を前記摺動面の密封対象領域側から非密封対象領域側に導くべく摺動方向に対して傾斜した方向に延びる複数の微小溝によって構成される凹凸部と、
が形成されたことを特徴とする。【０００８】
本発明によれば、低速時における摺動特性の向上を図ることができる。すなわち、動圧発生溝よりも浅い微小溝で構成された凹凸部は、回転軸の回転速度が低いときでも摩擦係数を低減させる効果を発揮することができる。したがって、回転軸の回転速度が動圧発生溝による動圧効果を得ることができる速度に達するまでの間は、凹凸部によって摺動面の潤滑性を高めることができる。また、回転軸の回転速度が上がり、動圧発生溝による動圧効果が発生すれば、高速時においても引き続き良好な潤滑性を保つことができる。【０００９】
前記動圧発生溝と前記凹凸部は、近接して形成されているとよく、前記凹凸部は、前記動圧発生溝に対し、密封対象流体の流動方向下流側に形成されているとさらによい。【００１０】
このように、凹凸部における密封対象流体の流動方向上流側に、凹凸部を構成する微小溝よりも深い動圧発生溝が形成されていることで、凹凸部に導かれる密封対象流体の量を増大させることができる。【００１１】
通常、密封対象流体は、凹凸部において密封対象領域に近接した領域、すなわち、摺動部材において密封対象領域に面する周面側の領域から凹凸部へ流入することになる。本発明によれば、上記周面に近接した領域に加えて、動圧発生溝に近接した領域からも、密封対象流体の流入を図ることができる。【００１２】
また、上述のように凹凸部への密封対象流体の流入領域を拡大することができるので、上記周面に近接した領域を減らしても、所望の流入量の確保が可能となる。したがって、凹凸部の周方向における形成範囲を小さくすることが可能となり、設計の自由度を高めることができる。特に、動圧発生溝や凹凸部を複数形成する場合において、より多くの動圧発生溝や凹凸部の形成が可能となる。【００１３】
前記動圧発生溝と前記凹凸部は、互いに隣接しているとよい。【００１４】
これにより、密封対象流体が凹凸部へ流入し易くなり、低速時におけるさらなる潤滑性の向上を図ることができる。すなわち、回転始動直ぐに、隣接する動圧発生溝から密封対象流体が凹凸部へ導入され、したがって、回転始動時の最初から摺動面を他の摺動部材から引き離すように作用する浮力を生じさせることができる。【００１５】
ここで、回転軸の回転方向が変わって密封対象流体の流動方向が逆向きになると、動圧発生溝と凹凸部は、それぞれ逆の効果を発揮する。すなわち、動圧発生溝は、動圧を発生させず、密封対象流体を摺動面の非密封対象領域側から密封対象領域に導くように作用する。また、回転軸の回転方向の変化により、凹凸部を構成する複数の微小溝の傾斜方向は、密封対象流体を摺動面の非密封対象領域側から密封対象領域側に導く方向に作用する。【００１６】
そこで、次の構成を採用すると好適である。【００１７】
すなわち、
回転軸の一方の回転方向に対し、前記動圧を発生させる第１動圧発生溝と、
回転軸の一方の回転方向に対し、密封対象流体を前記摺動面の密封対象領域側から非密封対象領域側に導く第１凹凸部と、
回転軸の他方の回転方向に対し、前記動圧を発生させる第２動圧発生溝と、
回転軸の他方の回転方向に対し、密封対象流体を前記摺動面の密封対象領域側から非密封対象領域側に導く第２凹凸部と、
を備えるとよい。【００１８】
この構成によれば、回転軸の回転方向がいずれの場合でも潤滑性の向上効果を得ることができるとともに、密封対象流体の非密封対象領域への漏れを抑制しつつ潤滑性の向上を図ることができる。すなわち、回転軸が一方の回転方向の場合は、第１動圧発溝及び第１凹凸部が動圧発生及び潤滑性向上の効果を発揮し、第２動圧発生溝及び第２凹凸部は、密封対象流体を摺動面から密封対象領域へ戻す効果を発揮する。また、回転軸が他方の回転方向の場合は、第２動圧発溝及び第２凹凸部が動圧発生及び潤滑性向上の効果を発揮し、第１動圧発溝及び第１凹凸部は、密封対象流体を摺動面から密封対象領域へ戻す効果を発揮する。これにより、回転軸の回転方向がいずれの場合であっても、摺動面への密封対象流体の積極的な導入を図りつつ、密封対象流体が摺動面に過度に導入されることによる非密封対象領域への漏れを抑制することができる。【００１９】
さらに、回転軸の一方の回転方向に対し、密封対象流体の流動方向の上流から下流に向かって、前記第１動圧発生溝、前記第１凹凸部、前記第２凹凸部、前記第２動圧発生溝の順に配置するとよい。【００２０】
この構成によれば、密封対象流体には、流動方向に沿って、摺動面への吸い込み、摺動面からの吐き出しの流れが形成される。【００２１】
すなわち、回転軸が一方の回転方向に回転しているときには、第１動圧発生溝、第１凹凸部によって密封対象領域から摺動面へ密封対象流体を導入する吸い込み効果が生じた後、第２凹凸部、第２動圧発生溝によって摺動面から密封対象領域へ密封対象流体を戻す吐き出し効果が生じる流れが形成される。また、回転軸の回転方向が他方の回転方向に変わると、今度は、第２動圧発生溝、第２凹凸部によって密封対象流体の吸い込み効果が生じた後、第１凹凸部、第１動圧発生溝によって密封対象流体の吐き出し効果が生じる流れが形成される。【００２２】
これにより、より効果的に、密封対象流体の非密封対象領域への漏れを抑制しつつ、潤滑性の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、軸の回転速度にかかわらず摺動特性を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例に係る摺動部材の摺動面の構成を示す模式的平面図である。
【図２】本発明の実施例に係る動圧発生溝の構成を示す模式図である。
【図３】本発明の実施例に係る凹凸部の構成を示す模式的平面図である。
【図４】メカニカルシールの構成を示す模式的断面図である。
【図５】変形例に係る摺動部材の摺動面の構成を示す模式的平面図である。
【図６】変形例に係る動圧発生溝の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２６】
（実施例）
本発明の実施例に係る摺動部材について、図１〜図４を参照して説明する。図１は、本実施例に係る摺動部材の摺動面の構成を示す模式的平面図である。図２は、本実施例に係る動圧発生溝の構成を示す模式図である。図３は、本実施例に係る凹凸部の構成を示す模式的平面図である。図４は、メカニカルシールの構成を示す模式的断面図である。図５は、変形例に係る摺動部材の摺動面の構成を示す模式的平面図である。図６は、変形例に係る動圧発生溝の構成を示す模式図である。
【００２７】
＜メカニカルシールの構成＞
まず、図４を参照して、本発明の実施例に係る摺動部材が用いられるメカニカルシールについて説明する。
【００２８】
メカニカルシール１は、ハウジング２と該ハウジング２を貫通する回転軸３との間から油等の密封対象流体が漏れ出るのを抑制するシール装置であり、ポンプや冷凍機等の種々の機器に適用可能である。
【００２９】
メカニカルシール１は、ハウジング２に取り付けられたメイティングリング（他の摺動部材）１０と、回転軸３に取り付けられたシールリング（摺動部材）１１と、を備える。メイティングリング１０は、Ｏリングを介してハウジング２に封止嵌着されている。シールリング１１は、スプリング等の弾性部材１２を介して回転軸３に弾性的に保持されたリテーナ１３にＯリングを介して固定されている。
【００３０】
メイティングリング１０とシールリング１１は、軸に略垂直な環状端面（摺動面）１０ａ、１１ａによって軸方向に互いに当接する。また、メイティングリング１０とシールリング１１の外周側はハウジング２内部である密封対象領域（Ｏ）に面し、内周側は大気側である非密封対象領域（Ａ）に面している。
【００３１】
メイティングリング１０とシールリング１１は、弾性部材１２による付勢力によって軸方向に互いに密封的に接触し、これにより、密封対象領域（Ｏ）に存在する密封対象流体が非密封対象領域（Ａ）に漏れ出るのを抑制している。メイティングリング１０とシールリング１１は、環状の摺動面１０ａ、１１ａがいずれもラッピング（表面研磨）等により鏡面加工を施されており、回転軸３の回転時には摺動面１０ａ、１１ａが、互いに摺動することにより密封状態が維持される。
【００３２】
摺動面１０ａ、１１ａ間には、密封対象流体あるいは密封対象流体とは別に潤滑油を使用する場合には潤滑油が保持されるように構成されており、これにより摺動抵抗や摩耗の低減が図られている。なお、本実施例では、密封対象流体とは別に潤滑油を使用する場合には、潤滑油も密封対象流体に含まれるものとする。
【００３３】
回転軸３は、インバータによって回転数が制御される不図示のモータにより、両方向に回転可能に構成されている。また、回転軸３は、軸心に流通路３Ａが設けられるとともに、該流通路３Ａにパイプ４が貫通配置されている。
【００３４】
密封対象流体は、パイプ４を介してハウジング２の内部（密封対象領域（Ｏ））に流入されるとともに、流通路３Ａを介してハウジング２内部から流出される。流通路３Ａとパイプ４の不図示の端部は、不図示の循環ユニットに連通しており、パイプ４に接続したポンプ装置により、所定圧力、所定温度に制御された密封対象流体がハウジング２内部と循環ユニットとの間を循環するように構成されている。
【００３５】
ハウジング２は、ベアリング５によって回転可能に保持された軸６に固着されている。これにより、ハウジング２は、回転軸３の回転時におけるメイティングリング１０とシールリング１１との間の摺動抵抗（回転時の摩擦力）によって回転可能に構成されている。
【００３６】
＜摺動部材の構成＞
図１〜図３を参照して、本実施例に係る摺動部材の構成について説明する。
【００３７】
図１に示すように、摺動部材としてのシールリング１１は、環状の部材であり、摺動面１１ａに、動圧発生溝１４（１４ａ、１４ｂ）と、複数の平行な微小溝で構成される凹凸部１５（１５ａ、１５ｂ）と、がそれぞれ複数形成されている。シールリング１１は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）からなる環状部材であり、摺動面１１ａの表面は鏡面加工が施されている。なお、図１に示す矢印ａ、ｂは、それぞれ、回転軸３が回転することによってシールリング１１と密封対象流体との間に生じる相対的な密封対象流体の流動方向を示しており、回転軸３の回転方向とは逆方向となる。
【００３８】
動圧発生溝１４ａ、１４ｂ及び凹凸部１５ａ、１５ｂは、それぞれにおいて有効な動圧発生効果や潤滑性向上効果を発揮することができる方向が決まっている。すなわち、動圧発生溝１４ａ及び凹凸部１５ａは、密封対象流体の流動方向が矢印ａの方向（時計回り）の場合（回転軸３の回転方向は矢印ｂ）、動圧発生溝１４ｂ及び凹凸部１５ｂは、密封対象流体の流動方向が矢印ｂの方向（反時計回り）の場合（回転軸３の回転方向は矢印ａ）に、それぞれ、所望の動圧発生、潤滑性向上を図ることが可能に構成されている。
【００３９】
なお、動圧発生溝１４ａ、１４ｂ及び凹凸部１５ａ、１５ｂの符号に関して、上記方向性を区別して説明する必要がない場合は、それぞれ１４、１５と表記する。
【００４０】
また、図１に示すように、動圧発生溝１４及び凹凸部１５は、方向性が一致するもの同士が隣接して配置され、それぞれが対をなしている。また、それぞれの対において、凹凸部１５は、有効な流動方向における動圧発生溝１４の下流側に配置される。このような動圧発生溝１４及び凹凸部１５による対は、方向性が異なる対が隣接するように、摺動面１１ａの全周にわたって等配されている。
【００４１】
また、図１に示すように、動圧発生溝１４及び凹凸部１５は、それぞれ隣接する動圧発生溝１４又は凹凸部１５に対して間隔を空けて設けられており、それらの間にランド部１６が形成される。
【００４２】
なお、図５に示す変形例のように、方向性が一致し互いに対をなす動圧発生溝１４と凹凸部１５の間（すなわち、動圧発生溝１４ａと凹凸部１５ａとの間、及び動圧発生溝１４ｂと凹凸部１５ｂとの間）のランド部１６は形成しなくてもよい。このように構成することで、凹凸部１５ａを構成する微小溝が密封対象領域（Ｏ）側に開口する領域を増やすことができる。したがって、摺動面１１ａへの密封対象流体の導入が促され、潤滑性向上効果を高めることができる。
【００４３】
＜＜動圧発生溝の構成＞＞
図２を参照して、動圧発生溝１４の構成について説明する。なお、図２は、図面上側が動圧発生溝の平面図、図面下側が該平面図におけるＡＡ´断面図である。
【００４４】
図２の上側図に示すように、動圧発生溝１４は、摺動面１１ａの外周側端部から内周側に向かって略径方向に延びるとともに、その先端が折れ曲がって略周方向に延びる略鉤状（Ｌ字状）の溝である。動圧発生溝１４は、シールリング１１の外周面で密封対象領域（Ｏ）に開口しており、密封対象領域（Ｏ）に存在する密封対象流体を溝内に引き込みやすく構成されている。
【００４５】
図２の下側図に示すように、動圧発生溝１４の深さ（摺動面１１ａからの軸方向の距離）は、周方向に延びる部分において、摺動方向（摺動面１１ａの周方向）に沿って、徐々に変化する。具体的には、動圧発生溝１４の深さは、それぞれの有効な流動方向に沿って徐々に浅くなるように構成されている。すなわち、動圧発生溝１４ａは、矢印ａ方向に沿って徐々に浅くなり、動圧発生溝１４ｂは、矢印ｂ方向に沿って徐々に浅くなる。
【００４６】
動圧発生溝１４とこれに対向するメイティングリング１０の摺動面１０ａとの間のスペースは、密封対象領域（Ｏ）から溝内に引き込まれた密封対象流体の進路を進むにしたがって徐々に狭くなる。密封対象流体が徐々に狭くなるスペースを進むことで、メイティングリング１０とシールリング１１とを互いに引き離す（すなわち、弾性部材１２の付勢力に抗する）ように作用する動圧が発生する。これにより、摺動面１０ａ、１１ａ間に密封対象流体による潤滑膜が形成され易くなり、摺動特性が向上される。
【００４７】
動圧発生溝１４は、鏡面加工された摺動面１１ａに、ＹＶＯ４レーザやサンドブラスト等による微細加工を施すことにより形成することができる。また、製品サイズによっては、切削によって形成してもよい。本実施例に係るシールリング１１では、最深部における深さが略１０μｍとなるように動圧発生溝１４を形成している。
【００４８】
なお、図６に示す変形例のように、動圧発生溝１４は、溝の深さを図２に示すようにステップ状に変化させるのではなく、溝底を摺動面１１ａに対して傾斜した面で構成し、溝の深さを直線的に変化する構成としてもよい。あるいは、角度の異なる複数の傾斜面を組み合わせたり、溝底面を曲面で構成し曲線状に変化させてもよい。
【００４９】
＜＜凹凸部の構成＞＞
図３を参照して、凹凸部１５の構成について説明する。
【００５０】
図３に示すように、凹凸部１５は、有効な流動方向における動圧発生溝１４の下流側の領域に形成されており、外周側は外周端部まで達し、内周側は内周端部手前まで広がっている。凹凸部１５は、一定のピッチで互いに平行に延びる複数の微小溝によって構成される周期構造である。
【００５１】
本実施例における凹凸部１５は、深さが約０．１８μｍの微小溝を約０．７５μｍのピッチで形成した構成となっており、動圧発生溝１４と比べて非常に微細な構造である。
【００５２】
図３に示すように、微小溝は、図中に破線で示す摺動方向に沿った円弧軌跡の接線に対して角度αをなす方向に延びている。微小溝の延びる方向は、密封対象流体が流動するにしたがって密封対象領域（Ｏ）側から徐々に非密封対象領域（Ａ）側に向かう流れが形成される方向となっている。
【００５３】
すなわち、図３に示す凹凸部１５ｂの例では、ｂ方向に流動する密封対象流体が、シールリング１１の外周側から徐々に内周側に導かれるように、微小溝が延びている。本実施例では、凹凸部１５ａ、１５ｂそれぞれにおいて微小溝が±４５°の角度で摺動方向に対して傾斜している。
【００５４】
以上のような凹凸部１５を形成することにより、摺動面１０ａ、１１ａ間に密封対象流体が引き込まれ易くなり、摺動面１０ａ、１１ａ間の潤滑性が向上される。
【００５５】
本実施例では、凹凸部１５をフェムト秒レーザを用いて形成している。すなわち、加工しきい値近傍の照射強度で直線偏光のレーザを基板に照射したときに、入射光と基板の表面に沿った散乱光又はプラズマ光の干渉により、波長オーダーのピッチと溝深さを持つグレーティング状の周期構造が偏光方向に直交して自己組織的に形成される現象を利用した加工方法である。フェムト秒レーザを利用した加工方法は、特許文献１等にも開示されているように公知の加工方法であり、詳細な説明は省略する。
【００５６】
本実施例におけるフェムト秒レーザの加工条件は、レーザとしてチタンサファイアレーザを使用し、パルス幅を１２０ｆｓ、中心波長を８００ｎｍ、繰り返し周波数を１ｋＨｚとしている。かかる加工条件により、上述した角度αが±４５°、ピッチが約０．７５μｍ、深さが約０．１８μｍの周期構造を形成した。
【００５７】
なお、凹凸部１５の加工方法としては、フェムト秒レーザによる加工方法に限定されるものではない。メカニカルシールの潤滑性向上、漏れ低減に有効なサブミクロンオーダーの深さの凹凸（溝）形成が可能な方法であれば、他の方法も適宜採用してよい。
【００５８】
＜本実施例の優れた点＞
本実施例によれば、低速時における摺動特性の向上を図ることができる。動圧発生溝１４よりも浅い微小溝で構成された凹凸部１５は、回転軸３の回転速度が低いときでも摩擦係数を低減させる効果を発揮することができる。したがって、回転軸３の回転速度が動圧発生溝１４による動圧効果を得ることができる速度に達するまでの間は、凹凸部１５によって摺動面１１ａの潤滑性を高めることができる。また、回転軸３の回転速度が上がり、動圧発生溝１４による動圧効果が発生すれば、高速時においても引き続き良好な潤滑性を保つことができる。
【００５９】
また、本実施例によれば、凹凸部１５を、動圧発生溝１４に対し、密封対象流体の流動方向下流側に近接して形成することにより、凹凸部１５による潤滑性の向上を図ることができる。すなわち、凹凸部１５における密封対象流体の流動方向上流側に、凹凸部１５を構成する微小溝よりも深い動圧発生溝１４が形成されていることで、凹凸部１５に導かれる密封対象流体の量を増大させることができる。
【００６０】
通常、密封対象流体は、凹凸部１５において密封対象領域（Ｏ）に近接する領域、すなわち、摺動面１１ａにおけるシールリング１１外周面側の領域から凹凸部１５へ流入することになる。本実施例によれば、シールリング１１外周面に近接する領域に加えて、動圧発生溝１４に近接する領域からも、密封対象流体の流入を図ることができる。
【００６１】
また、上述のように、動圧発生溝１４に近接した領域を設けることにより凹凸部１５への密封対象流体の流入領域を拡大することができるので、シールリング１１外周面に近接する領域の範囲を減らしても、所望の流入量を確保することが可能となる。したがって、凹凸部１５の周方向における形成範囲を小さくすることが可能となり、設計の自由度を高めることができる。特に、動圧発生溝１４や凹凸部１５を複数形成する場合において、より多くの動圧発生溝１４や凹凸部１５の形成が可能となり有利である。
【００６２】
また、図５に示すように、動圧発生溝１４と凹凸部１５を、互いに隣接して設ければ、密封対象流体が凹凸部１５へ流入し易くなり、低速時におけるさらなる潤滑性の向上を図ることができる。すなわち、回転始動直ぐに、動圧発生溝１４から密封対象流体が凹凸部１５へ導入され、したがって、回転始動時の最初から摺動面１１ａをメイティングリング１０の摺動面１０ａから引き離すように作用する浮力を生じさせることができる。
【００６３】
ここで、回転軸３の回転方向が変わって密封対象流体の流動方向が逆向きになると、動圧発生溝１４と凹凸部１５は、それぞれ逆の効果を発揮する。すなわち、動圧発生溝１４は、動圧を発生させず、密封対象流体を摺動面１１ａの非密封対象領域（Ａ）側から密封対象領域（Ｏ）に導くように作用する。また、回転軸３の回転方向の変化により、凹凸部１５を構成する複数の微小溝の傾斜方向は、密封対象流体を摺動面１１ａの非密封対象領域（Ａ）側から密封対象領域（Ｏ）側に導く方向に作用する。
【００６４】
本実施例では、回転軸３の回転方向が矢印ｂの場合にそれぞれ動圧を生じる動圧発生溝１４ａ及び凹凸部１５ａ（第１動圧発溝及び第１凹凸部）と、回転軸３の回転方向が矢印ａの場合にそれぞれ動圧を生じる動圧発生溝１４ｂ及び凹凸部１５ｂ（第２動圧発溝及び第２凹凸部）と、を備えるようにした。これにより、回転軸３の回転方向がいずれの場合であっても、摺動面１１ａへの密封対象流体の積極的な導入を図りつつ、密封対象流体が摺動面１１ａに過度に導入されることによる非密封対象領域（Ａ）への漏れを抑制することができる。
【００６５】
さらに、本実施例では、回転軸３の一方の回転方向に対して、密封対象流体の流動方向の上流から下流に向かって、第１動圧発生溝、第１凹凸部、第２凹凸部、第２動圧発生溝の順となるように配置した構成となっている。すなわち、回転軸３の回転方向が矢印ｂの場合（密封対象流体の流動方向は矢印ａ）には、動圧発生溝１４ａ、凹凸部１５ａ、凹凸部１５ｂ、動圧発生溝１４ｂであり、矢印ａの場合（密封対象流体の流動方向は矢印ｂ）には、動圧発生溝１４ｂ、凹凸部１５ｂ、凹凸部１５ａ、動圧発生溝１４ａである。
【００６６】
この構成によれば、密封対象流体には、流動方向に沿って、摺動面１１ａへの吸い込み、摺動面１１ａからの吐き出しの流れが形成される。特に、吐き出しの流れの形成において、溝の浅い凹凸部１５の隣に溝の深い動圧発生溝１４を配置したことにより、密封対象流体が吐き出され易くなっている（回転軸３が低速で凹凸部１５が圧力を発生させる速度領域において、動圧発生溝１４は吐出用の溝として機能する）。これにより、より効果的に、密封対象流体の非密封対象領域（Ａ）への漏れを抑制しつつ、潤滑性の向上を図ることができる。
【００６７】
＜その他＞
上記実施例では、シールリング１１を本発明における摺動部材とし、メイティングリング１０を本発明における他の摺動部材としているが、メイティングリング１０を本発明における摺動部材とし、シールリング１１を本発明における他の摺動部材として適用してもよい。すなわち、メイティングリング１０の摺動面１０ａに動圧発生溝１４と凹凸部１５を形成する構成であってもよい。
【００６８】
上記実施例では、図４に示すように、シールリング１１の摺動面１１ａは、メイティングリング１０の摺動面１０ａよりも小さく形成されており、摺動面１１ａの全面が摺動面１０ａに接触する構成となっている。本発明における摺動部材を、メイティングリング１０として適用する場合、摺動面１０ａのうち摺動面１１ａとの接触領域内において、動圧発生溝１４と凹凸部１５を上述のように構成するとよい。また、この場合、動圧発生溝１４及び凹凸部１５は、摺動面１０ａの外周端部まで延ばす必要はなく、摺動面１１ａとの接触領域を越えて密封対象領域（Ｏ）に開口する位置まで延びていればよい。
【符号の説明】
【００６９】
１   メカニカルシール
１０ メイティングリング
１１ シールリング
１２ 弾性部材
１３ リテーナ
１４ 動圧発生溝
１５ 凹凸部
１６ ランド部
２   ハウジング
３   回転軸
４   パイプ
５   ベアリング
６   軸
【図１】
2011115073.tif 000003
【図２】
2011115073.tif 000004
【図３】
2011115073.tif 000005
【図４】
2011115073.tif 000006
【図５】
2011115073.tif 000007
【図６】
2011115073.tif 000008
【国際調査報告】
2011115073.tif 000009
2011115073.tif 000010